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SK이노베이션, 리튬이온전지 만든 노벨상 수상자와 '차세대 배터리' 공동개발

입력 2020-07-30 10:25

작년 수상자 존 굿이너프 교수와 맞손…리튬 메탈 배터리 구현 위한 핵심과제 공동 해결

▲SK이노베이션 연구원들이 대전 유성구에 위치한 SK이노베이션 기술혁신연구원에서 배터리셀을 들고 포즈를 취하고 있다. (사진제공=SK이노베이션)
▲SK이노베이션 연구원들이 대전 유성구에 위치한 SK이노베이션 기술혁신연구원에서 배터리셀을 들고 포즈를 취하고 있다. (사진제공=SK이노베이션)

SK이노베이션이 리튬이온 배터리 시대를 연 지난해 노벨화학상 수상자인 존 굿이너프 미 텍사스대학교 교수와 차세대 배터리 기술 개발에 나선다.

리튬 메탈 배터리의 안정성을 구현하기 위한 연구에 돌입하며 차세대 배터리 시대를 앞당길 것으로 기대된다.

SK이노베이션은 굿이너프박사와 함께 차세대 배터리 중 하나로 높은 평가를 받고 있는 리튬 메탈(Lithium-Metal) 배터리를 구현하기 위한 ‘고체 전해질’ 연구를 진행한다고 30일 밝혔다.

굿이너프 교수는 지난해 리튬이온전지를 개발, 상용화한 공로를 인정받아 노벨화학상을 수상했으며, 수상 당시 97세로 최고령 수상자로도 유명하다.

▲2019년 노벨화학상 수상자인 존 굿이너프 미 텍사스대학교 교수 (사진제공=SK이노베이션)
▲2019년 노벨화학상 수상자인 존 굿이너프 미 텍사스대학교 교수 (사진제공=SK이노베이션)

리튬 메탈 배터리는 배터리의 4대 소재 중 하나인 음극재에 금속을 사용해 에너지 밀도를 크게 높인다.

SK이노베이션과 굿이너프 교수가 연구를 진행하는 ‘고체 전해질’은 리튬 메탈 배터리의 덴드라이트(Dendrite) 현상을 해결할 수 있는 방법으로 각광받고 있다.

덴드라이트 현상은 배터리를 충전할 때 리튬이 음극 표면에 쌓이면서 생기는 나뭇가지 모양의 결정체다. 배터리 성능을 떨어뜨릴 뿐 아니라 뾰족하게 쌓이면서 양극과 음극이 만나지 못하도록하는 분리막을 찢어 화재나 폭발을 유발한다. 차세대 배터리를 만들기 위해서는 반드시 극복해야 할 문제다.

현재 액체상태인 전해질에서는 이온이 불균일하게 리튬금속과 접촉해 덴드라이트를 만든다. 반면 고체 전해질에서는 이온의 움직임을 통제하기가 쉬워져 덴드라이트를 막을 수 있게 된다.

현재 배터리 시장의 주류인 리튬이온배터리의 에너지 밀도는 800와트아워퍼리터(Wh/L)가 한계치로 거론된다. 이에 반해 리튬 메탈 배터리는 에너지밀도를 1000Wh/L 이상으로 크게 높일 수 있다. 에너지 밀도가 높아지면 부피를 적게 차지한다. 따라서 전기차에 더 많은 배터리를 넣어 주행거리를 크게 늘리거나 차체를 가볍게 만들 수 있다.

굿이너프 교수는 “SK이노베이션과 함께 차세대 배터리 시대를 열 것으로 기대한다” 라고 말했다.

이성준 SK이노베이션 기술혁신연구원장은 “배터리 산업의 오늘을 만들어 준 굿이너프 교수와 혁신적인 차세대 리튬 메탈 배터리를 함께 개발하는 것은, SK이노베이션뿐 아니라 관련 산업에도 큰 도움이 될 것”이라며, “한국의 유력 배터리 기업과 미국의 세계 최고 석학이 함께하는 만큼 배터리 산업 발전에도 크게 기여할 수 있을 것”이라고 설명했다.

▲2019년 노벨화학상을 탄 존 굿이너프 미 텍사스대학교 교수(왼쪽) (노벨위원회 웹사이트)
▲2019년 노벨화학상을 탄 존 굿이너프 미 텍사스대학교 교수(왼쪽) (노벨위원회 웹사이트)

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